一、导弹电动舵机系统的分段滑模控制（论文文献综述）
韩强[1]（2021）在《小型高精度弹载舵机系统设计》文中研究说明舵机系统作为飞行导弹的核心组成部分,其控制性能的优劣直接决定飞行导弹命中目标的精度。目前常用的弹载舵机系统包含液压舵机系统、气动舵机系统和电动舵机系统。液压舵机系统结构复杂、环境需求高同时加工精度高;气动舵机系统需要特定的气源且维护性差。电动舵机系统的环境适应能力强、体积小和可靠性高。为满足弹载舵机小型化、高精度和数字化的要求,以电动舵机系统为研究对象,从舵机本体结构和电路模块集成化进行设计。主要研究内容如下:首先,设计弹载舵机系统整体方案。该系统由伺服系统驱动部分和舵机本体两部分组成。伺服系统驱动部分主要包括以ARM Cortex-M7为内核的STM32H7系列的主控芯片、舵机系统驱动芯片L6205和隔离电路等。舵机本体由四只舵机组成,每只舵机包含直流电机、减速装置和电位器。为满足小型化高精度的设计要求,减速装置采用由锥齿轮和谐波齿轮构成的二级传动。然后,建立弹载舵机系统数学模型并对控制技术进行研究。采用PID控制算法,对其进行仿真分析和工程实现,各项指标均满足系统设计要求,同时留有较大的裕量。为进一步改善系统性能,引入滑模变结构控制算法,仿真结果表明:舵机系统无超调量,达到稳定值的时间缩短了0.15s左右,性能参数得到提升。最后,采用模块集成化思维,设计弹载舵机系统的硬件电路,并搭建实验测试平台,同时开发弹载舵机系统测试软件。在低温（-40℃）、常温和高温（+60℃）环境下对舵机系统进行多次测试优化,各项指标均达到设计要求,工作性能稳定。证明了设计方案的可行性,具有良好的工程实用性。
张家峰[2]（2021）在《水下高速机器人舵机控制系统研究》文中研究说明应用了超空泡减阻技术的水下高速机器人,其身体的大部分被空泡所包裹,能够大幅度减小航行阻力实现超高速航行。水下高速机器人在水下高速武器领域有很大的应用前景,俄、美、德等海军强国都投入了大量人力物力对其进行研究,我国在此领域的研究还比较落后。舵机作为水下高速机器人的重要执行机构,其控制系统性能的好坏将直接决定水下高速机器人能否稳定航行和其航行品质,于是本文对水下高速机器人的舵机控制系统展开了研究。论文的主要研究工作如下:介绍水下高速机器人的结构组成和工作原理;然后详细分析机器人各部分受力并在纵向平面内建立其数学模型;最后通过分析水下高速机器人的空化器和尾翼这两个控制舵的偏转特点、受力特点及其工作环境,总结出了舵机系统的性能需求:舵机需要在受到高频变化负载和模型参数变化的条件下精确跟踪快速变化的位置信号。设计空化器和尾翼的舵机传动机构并对其进行受力分析,给出了舵机等效转动惯量和舵机负载的计算方法;然后选用永磁同步电机作为舵机的动力源,建立其数学模型并介绍了矢量控制方法;最后基于矢量控制方法构建了两个控制舵的位置跟踪系统。设计传统三闭环位置跟踪器并在此基础上进行改进,针对舵机的性能需求将快速位置跟踪策略（“速度前馈”）、抗负载扰动策略（“转矩前馈”）和抗模型参数时变策略（“模糊控制”）结合起来设计了“三闭环+速度模糊前馈+转矩模糊前馈”位置跟踪器;然后通过三组仿真实验分别说明了“速度前馈”、“转矩前馈”和“模糊控制”对于提高舵机位置跟踪性能的有效性。将水下高速机器人模型和舵机模型结合起来构建了“水下高速机器人&舵机”联合仿真模型;然后在此联合模型的基础上对本文改进设计的舵机位置跟踪器进行仿真,仿真结果进一步验证了本文设计的舵机位置跟踪器在水下高速机器人舵机控制系统中的有效性。并且本文改进设计的位置跟踪器在具有相同性能需求的其他工业自动化领域也有一定的参考和潜在应用价值。
康硕[3]（2020）在《电液式负载模拟器耦合特性及非线性加载控制策略研究》文中研究说明运载火箭推力矢量伺服机构是火箭的运动控制子系统,其性能优劣直接影响火箭在发射过程中的控制性能与可靠程度。在其研发过程中,通常采用一类电液式负载模拟器来实现地面性能测试。因此,负载模拟器对实际环境载荷变化情况的模拟精度高低与加载性能好坏直接决定推力矢量伺服机构的性能测试数据是否准确有效,进而间接影响火箭发射过程的可靠性。本文针对模拟载荷加载过程中所涉及的加载动力学建模问题与固有耦合特性问题进行了深入探讨,进而设计了相应的非线性加载控制策略,用以实现模拟载荷的高精度加载。首先,根据电液式负载模拟器的实际机械结构,提出了一种多扰动耦合力加载模型,其中考虑了来自被试推力矢量伺服机构的位置扰动、加载液压缸内部摩擦以及传动机构间隙等各类扰动因素对载荷加载过程的综合影响;并从理论上阐释了多余力现象的产生机理。通过对比仿真结果与实际工程现象,验证了所提模型的合理性,为后续分析非线性耦合扰动对加载性能的影响和设计基于模型的非线性加载控制策略奠定了理论基础。针对加载液压缸内部摩擦与传动机械间隙影响的精确补偿问题,对如何获得实际负载模拟试验系统中摩擦与间隙的精确数学描述进行了研究。考虑摩擦动态特性与间隙不连续特性,分别提出了适用于参数辨识的改进广义麦克斯韦尔滑移摩擦模型与拟线性间隙模型。继而,相应地设计了基于粒子群优化算法的摩擦参数辨识方法与结合二阶滑模速度观测器、递归最小二乘法的间隙参数辨识方法,解决了非线性模型参数难以准确辨识的问题。根据上述辨识方法与试验数据,获得了实际系统中的摩擦与间隙精确模型,并分析了各扰动参数摄动对加载性能的影响,进一步完善了前述多扰动耦合力加载模型,为后续设计非线性扰动的精确补偿方法提供了可行性。针对如何在多扰动耦合影响下实现模拟载荷的高精度加载问题,基于所建多扰动耦合力加载模型,分别设计了改进自适应终端滑模加载控制策略与基于控制输入抗饱和的几乎干扰解耦加载控制策略。首先,从改善加载过程鲁棒性的角度出发,提出了一种基于速度观测器的改进自适应终端滑模加载控制策略,该方法既可同时抑制位置扰动与间隙作用的影响,其有限时间收敛特性又可保证系统的动态性能,且其自适应项可对摩擦参数不确定性进行有效补偿。其次,采用将外部干扰从力加载过程解耦的思路,并考虑增强控制策略的工程实用性,又提出了一种基于控制输入抗饱和的几乎干扰解耦加载控制策略;此方法基于位置扰动与输出加载力的耦合特性分析与微分几何理论设计,通过选取合适的控制参数可将力跟踪误差减小至精度指标范围内,且无需考虑外部扰动的形式与边界,更为简单易行;此外,通过加入饱和补偿辅助子系统,减小了由硬件限幅引起的控制信号振荡,进而消除了相应的响应滞后现象,有效改善了加载过程的动态品质。最后,上述两种加载控制策略在改善力加载精度与动态性能方面的有效性均得到了仿真验证。为了验证上述所提出的两种加载控制策略在实际工程应用中的可行性,搭建了负载模拟试验系统,分别对二者的有效性进行了试验验证;并在此基础上,分别对比归纳了所提非线性控制策略与工业中常用的基于结构不变性前馈补偿的PID策略之间,以及两种非线性加载控制策略之间的性能差异,从而针对如何在不同应用场合下选取合适的加载控制策略给出指导意见。
周满[4]（2020）在《电动舵机系统扰动分析与控制策略研究》文中研究表明飞行器电动舵机系统是一个高精度的位置伺服系统,是飞行器飞控系统的重要组成部分,其性能直接决定着飞行器飞行控制系统的控制效果。但受制造工艺、安装精度等影响,电动舵机系统中不可避免的存在较多的非线性环节,严重影响电动舵机系统的动静态性能,甚至影响飞行器整体性能。因此,研究摩擦、间隙等扰动对电动舵机系统动静态性能的影响,并采取相应的补偿方法来削弱或者补偿这些扰动的影响相当重要。本文以某型飞行器电动舵机为研究对象,对电动舵机系统中的扰动因素进行研究和分析,并采用基于PI（Proportion-Integral）的改进滑模控制方法和基于径向基神经网络的滑模控制方法,来消除或减小摩擦和间隙所带来的不利影响,以提高系统的跟踪精度。本论文的研究工作主要从以下几方面展开:（1）设计了电动舵机系统的总体方案,包括采用滚珠丝杠式的机械传动方案及速度位置双环控制方案。然后,对电动舵机系统的负载特性、负载匹配、机电时间常数、功率等进行了详细的分析,并对滚珠丝杠减速机构德尔减速比进行了分析设计。最后,对电动舵机系统的设计参数进行了负载及带宽能力的校核。（2）考虑到间隙、摩擦等扰动因素,论文对电动舵机系统的摩擦及间隙进行研究,建立摩擦及间隙模型,并结合实际测试数据分析摩擦及间隙对电动舵机系统性能的影响。（3）针对电动舵机系统的非线性、快时变、迟滞等特点,设计基于PI的改进滑模控制器,为提高舵机系统对扰动的抑制能力,对滑模控制器的趋近律进行改进设计,大幅缩减了控制延迟,同时针对滑模控制器自身的抖振问题,引入开关函数和饱和函数,实现分层控制。同时,为了降低系统对补偿值精度的要求,将滑模控制器产生的补偿值作为速度环输入量,参与到速度环的迭代计算中,降低了对补偿值精度的需求。最终实现了提高电动舵机系统动态性能的同时保证其稳态性能的目的。（4）针对基于PI的改进滑模控制算法抗扰动范围有限且需要精确数学模型的问题,论文提出了基于径向基神经网络的滑模控制算法,对系统确定部分采用滑模控制算法计算得到等效控制量,对系统不确定部分采用径向基神经网络进行逼近得到切换函数控制量,既提高电动舵机系统的抗扰动性能,又削弱了滑模控制的抖振。（5）针对径向基网络的权值需在线学习,不易于工程实践,且存在“维度灾难”的问题,提出了基于最小参数法的径向基滑模控制方法,采用最小参数学习法代替网络权值学习算法,将网络权值转化为单参数进行调整,大幅简化控制算法,并在李亚普诺夫意义上证明其稳定性。（6）最后,基于DSP28335搭建了电动舵机系统实验平台,分别采用Proportion-Integral-Derivative（PID）控制器、基于PI的改进滑模控制器、基于最小参数法的径向基滑模控制器对电动舵机系统进行控制,验证控制策略的可行性。由实验结果可知,在1°以上大角度情况下,上述三种控制算法均能较好的控制电动舵机跟随舵偏指令,但在0.1°小角度情况下,PID控制算法存在较大的位置跟踪误差、位置跟踪平顶及速度死区现象,同时存在0.079°、14.7Hz弹道极限环震荡。而采用基于PI的改进滑模算法和基于最小参数法的径向基滑模控制算法分别将位置平顶时间从64ms降低至12ms和9ms,位置跟踪误差从0.123°降低至0.029°和0.04°,大幅提高位置跟踪精度,同时,弹道抖动频率及幅值分别降低至0.028°、10.4Hz和0.034°、6.8Hz,且无极限环震荡现象。研究表明,所提出的电动舵机系统及控制方案可行,能较好抑制扰动影响,提高电动舵机系统的跟踪精度,抑制弹道极限环震荡。论文研究成果对今后的电动舵机系统的研究和研制工作都具有一定的参考及借鉴作用,对今后的进一步研究也具有一定的参考价值。
赵鑫昌[5]（2020）在《基于DSP的机电执行器控制系统研制》文中研究指明机电执行器（Electromechanical Actuator,EMA）,是一种将电能转换为机械能的系统,主要将伺服电机、精密传动装置、制动器、编码器、驱动器等集成在一个系统中,被广泛应用于飞机、火箭、机器人、汽车、轮船等领域。机电执行器是机电系统的核心单元,直接决定着整机的性能,而EMA的性能主要取决于其控制系统。因此本文针对机电执行器控制系统开展研究,主要研究内容如下:（1）分析了永磁同步电机的驱动控制方法及其数学模型,讨论了谐波减速器在整个系统中的影响及误差模型,研究了系统的闭环控制策略,在MATLAB/Simulink中建立了机电执行器的数学仿真模型,为执行器高精度控制策略的研究提供基础。（2）基于所建立的EMA模型,分别在速度环使用传统PID控制和滑模控制进行了建模仿真分析。结果表明使用滑模控制器,能够提高输出端的速度控制精度,并且增快响应速度,抑制抖动。讨论了基于分析非线性扩张状态观测器的扰动补偿策略,利用此方法可以对机电执行器中的扰动进行有效的观测和补偿。（3）针对机电执行器的驱动控制需求,将整个硬件电路的设计主要分为电源电路模块、驱动电路模块、控制电路模块、通信模块四大部分,分别详细的研究个模块的设计思想与实现方案。并且根据之前的设计的算法,确定了智能舵机的控制算法,并完成控制算法的设计与编写。（4）对研制的机电执行器控制系统分别在速度模式和位置模式下进行了实验,验证了所制作的驱动控制电路的可行性,进一步验证了所提出的驱动控制算法的有效性。
殷婷婷[6]（2020）在《隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转控制系统研究》文中认为作为传统炮射旋转弹丸低成本精确化改造的重要思路,隔转鸭舵式弹道修正弹成为了近年来国内外精确打击弹药的研究热点。其中,作为弹道修正的执行机构,鸭舵的滚转姿态探测与控制是实现弹道修正的重要前提和保证。隔转鸭舵式弹道修正弹鸭舵滚转系统具有双旋耦合、非线性、转速时变、弹体高旋、外部随机扰动、小体积等复杂特点,加上低成本限制下传感器的精度、信息量以及抗干扰能力均有限,给鸭舵滚转控制研究提出了难题。为此,本文以数值仿真与试验相结合的方法,围绕隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵的滚转特性建模、滚转姿态测量与控制策略、滚转姿态测量优化方法和滚转姿态控制算法等内容展开了研究。为了精确预测固定鸭舵的动态滚转响应特征,基于数值仿真与试验建立了隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转系统动态模型。根据风洞试验验证的鸭舵准静态气动力模型和地面平台试验建立的Lu Gre摩擦模型,建立了耦合条件下的固定鸭舵滚转系统动力学模型,确立了电磁执行机构的滚转特性和设计需求。基于地面动态试验,得到了电磁执行机构在不同转速和控制参数下的电磁力矩数据库,验证了电磁执行机构的控制能力;获取了电磁执行机构的时域响应特性,结合拉氏变换计算传递函数,建立了包含电磁控制力矩动态响应模型的固定鸭舵滚转控制系统模型。风洞试验结果验证了模型的准确性,系统动力学模型预测误差在±1%以内,控制系统模型预测误差在±1.5%以内。为了实现固定鸭舵的滚转姿态实时测量与控制,提出了基于弹体滚转姿态与鸭舵相对弹体滚转姿态的固定鸭舵滚转姿态间接测量模型,建立了基于并行处理器的三闭环鸭舵滚转测控系统。根据双旋滚转特征,建立了基于霍尔传感器的相对滚转姿态工程测量模型和基于卫星/地磁组合的弹体滚转姿态工程解算模型,分析了各项因素对解算误差的影响规律。基于固定鸭舵的滚转控制原理,建立了基于并行处理器的隔转鸭舵式弹道修正弹鸭舵滚转控制系统,利用地面半实物仿真试验平台完成了固定鸭舵的滚转姿态探测与控制试验,验证了测控系统的可行性。为了获得高精度的鸭舵滚转姿态反馈,分别重点研究了弹体和鸭舵相对弹体的滚转姿态测量优化方法。研究了基于小波分析方法的地磁序列消噪方法,根据离线确定的小波函数和在线自适应确定的小波分解重构水平提取仅与弹体滚转相关的地磁序列,继而提出了一种基于改进滚动时域估计与无迹卡尔曼滤波算法的弹体滚转姿态优化估计算法。针对工程解法在高动态下测量相对滚转姿态的滞后性,利用线性近似的固定鸭舵相对弹体滚转运动模型精确求解相对滚转姿态。基于地面试验平台,完成了对鸭舵滚转姿态测量优化方法的试验验证。为了实现固定鸭舵滚转控制系统的快速、高精度及鲁棒性控制,首先,提出了一种基于输出反馈型扩张状态观测器的鸭舵滚转角速率直接模型预测控制方法,扩张状态观测器估计系统扰动并以前馈补偿的方式融入控制器设计,结合舵翼滚转模型实现滚转状态预测和控制,在转速更新时间间隔内对非线性参数进行线性化处理,将复杂的积分遍历运算转换为低阶函数直接求解问题,结果表明:该方法能快速准确地对状态和干扰进行估计,角速率控制响应具有精度高、响应快的特点;另外,提出了一种基于连续可微Lu Gre摩擦模型的鸭舵滚转位置鲁棒自适应控制方法,通过对未建模扰动的上界进行自适应估计,设计了扰动补偿鲁棒反馈项;通过对摩擦、气动以及控制力矩参数进行在线自适应估计,并结合摩擦补偿设计了自适应控制律,降低了系统对参数不确定性及时变扰动的敏感度,结果表明:该方法能准确地对时变参数和扰动进行估计和补偿,鸭舵滚转位置控制精度高、稳定性好、鲁棒性强。为了检验鸭舵滚转动态模型、鸭舵滚转姿态探测与控制方法的有效性,完成了基于炮射试验平台的鸭舵滚转测量与控制性能验证试验。将弹丸飞行参数输入模型,将仿真得到的鸭舵滚转动态曲线与试验曲线进行对比,验证了固定鸭舵滚转系统模型的有效性。将优化后的鸭舵滚转姿态数据与直接观测结果进行对比,优化方法具有更好的稳定性和精度。仿真研究了基于扩张状态观测器的舵翼转速预测控制算法和基于改进Lu Gre摩擦模型的鲁棒自适应控制算法,对比结果表明:基于扩张状态观测器的舵翼转速预测控制算法控制响应最快且控制效果最好,基于改进Lu Gre摩擦模型的鲁棒自适应控制算法的稳定性和精度更高。根据隔转鸭舵式弹道修正弹的修正精度和落点分布特征,进一步验证了隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转控制系统的性能。
杨春秋[7]（2019）在《滚珠丝杠电动舵机系统建模及观测补偿控制》文中指出本文以航弹舵机控制项目为应用背景,设计滚珠丝杠电动舵机系统,并对该系统进行数学建模及仿真。以经典鲁棒控制理论及现代滑模控制理论为基础,考虑舵机系统工作中存在的模型不确定性和外界扰动对系统的稳定性和性能影响,研究了电动舵机系统鲁棒观测补偿控制及滑模观测补偿控制。本文的主要工作包括以下几个方面:1.以航弹舵机控制项目为应用背景,根据所提的电动舵机技术指标要求进行滚珠丝杠电动舵机系统,包括舵机减速传动机构、永磁直流伺服电机、反馈电位器等部件的设计;2.简要分析舵机系统样机特性,建立舵机系统各部分的数学模型,求解传递函数,串联舵机各环节以推导得出全电动舵机系统数学模型。设计不完全微分PID控制器,分别进行静、动态性能的仿真测试分析,验证基本控制器良好的控制性能;3.基于鲁棒控制基本理论设计电动舵机鲁棒观测补偿控制。对电动舵机伺服鲁棒控制方法进行研究:分析电动舵机系统不确定性和系统参数灵敏度,给出参数对系统稳定性影响大小的结论;设计鲁棒观测补偿控制器,并对负载扰动的抑制效果进行分析。通过对比仿真不同形式指令信号及外部负载条件下鲁棒控制效果,验证鲁棒观测补偿控制方法的有效性。舵机系统采用鲁棒观测补偿控制策略虽然能够对干扰力矩进行抑制,但仍存在慢收敛速度、弱抗扰性等不足,因此进一步对舵机系统的滑模观测补偿控制方案进行研究;4.针对鲁棒观测补偿控制方法存在的调节速度较慢、系统动态响应振荡较为剧烈等不足,对电动舵机伺服系统滑模观测补偿控制进行研究:基于时频域分析比较将传统电动舵机三阶模型降阶为面向控制的二阶系统;设计有限时间收敛串联滑模观测补偿器,实现对电动舵机系统模型误差的高精度快速观测。通过对比仿真充分验证了滑模观测补偿控制方法的优异性能。
李成成[8]（2019）在《舵机电动式加载测试系统多余力矩抑制及其控制策略研究》文中研究表明舵机电动式加载测试系统主要用来在实验室条件下检测航天航空飞行器如飞机、火箭、无人机等舵机驱动系统的技术性能,将原本在真实环境中进行的实物实验转化为实验室里的仿真实验。随着高机动性和高精确性导弹、无人机等小型高精尖飞行器等核心武器控制性能要求的不断提高,对电动式加载测试系统的加载性能提出了更高的要求。由于电液式加载系统存在伺服阀死区、压力波动、多余力矩抑制效果差等问题,在小力矩加载场合下其加载性能很难保证。为了全面提高小力矩加载场合下舵机加载系统的力矩加载性能,本文以永磁同步伺服电机为执行机构搭建了一台电动式加载测试系统实验样机。在此基础上研究并解决了电动式加载测试系统多余力矩抑制及力矩高精度加载问题,从而提高了30 N?m以下小力矩加载场合中电动式加载测试系统的力矩加载性能,为高性能电动式加载测试系统的研制提供理论依据和实验基础,本文主要从以下几个方面展开研究工作:首先为了研究小力矩场合下舵机加载系统的加载性能,考虑了控制算法的适用性,基于所搭建的实验样机建立了该实验样机的数学模型。为获得数学模型的参数,提出了一个改进的递归最小二乘参数辨识方法。在所获得的数学模型的基础上研究了实验样机开环控制时的基本加载性能。在PID+前馈控制器控制下仿真研究了实验样机的加载性能,仿真结果验证了传统PID控制器及PID+前馈控制器不能满足电动式加载测试系统的力矩加载性能要求。为了获得更好的加载性能,考虑了实验样机的非线性及参数的不确定性等因素,设计了一个模糊自适应鲁棒控制器,并应用该控制器进行了力矩加载仿真研究。仿真结果表明该控制器性能比PID+前馈控制器好,同时说明探索更高性能的控制器能更进一步提高电动式加载测试系统的加载性能。为了设计更高性能的控制器,研究了电动式加载测试系统多余力矩的特点及其构成,通过实验证明了该实验样机的多余力矩不仅与舵机运动的速度、加速度有关,而且在小力矩加载场合下库伦摩擦力矩也是多余力矩的重要组成部分。为了提高控制器的稳定性,引入一种连续摩擦模型替代传统分段摩擦模型,并在此基础上提出一种基于改进Cuckoo Search algorithm（ICSA）算法的连续摩擦模型等效方法,获得了该连续模型的数学表达式。为了优化控制器的结构并提高稳定性,在不影响控制性能的前提下,对获得的摩擦模型的数学表达式进行了近似等效简化。根据所建立的实验样机的数学模型并考虑实验样机的不可测变量及强外部干扰等因素,设计了一个基于T-S模糊模型的包含系统非线性及舵机运动干扰的状态观测器。同时,在此状态观测器基础上结合获得的连续摩擦模型,提出了一个基于T-S模糊模型的鲁棒H∞输出反馈控制方法来抑制实验样机的多余力矩。利用Lyapunov理论证明了该控制器是一致渐进稳定的。实验和仿真证明了该方法对多余力矩抑制的有效性。实际控制系统的模型参数往往随时间、温度、元器件老化磨损等外界因素发生变化。另外,输出反馈控制器存在的执行器输出信号饱和问题也会影响控制器的稳定性。针对这些因素严重影响实验样机力矩加载性能的问题,设计了一个基于神经网络和线性微分包含（LDI）结合的鲁棒H∞输出反馈控制器。神经网络和LDI结合实现了库伦摩擦力矩的离线线性化,提高了控制器的稳定性并简化了控制器结构。通过H∞原则保证了被控系统在有参数不确定性及执行器输出饱和存在情况下的稳定性。舵机运动引起的干扰被看成是鲁棒控制器的外部干扰处理。利用Lyapunov理论证明了该控制器是一致渐进稳定的。通过仿真和实验证明了该控制器能有效的提高实验样机力矩加载性能。
项凯[9]（2019）在《高超声速再入飞行约束制导与控制》文中研究说明高超声速再入飞行制导与控制作为高超声速技术的难点和重点,对高超声速飞行器（HSV）的发展至关重要。而高超声速再入飞行过程中面临着如执行器的输入约束、再入过程约束、终端约束、路径约束等多重约束条件。本文将围绕在多种约束条件下高超声速飞行器姿态控制与再入制导,以及再入制导与控制联合设计等问题展开研究。首先,本文完整地给出高超声速再入运动方程的建模过程,以及涉及到的气动模型和舵机模型,由此后文可以得到经简化的姿态控制模型和再入制导模型。接着,本文着重研究在执行器幅值与速率饱和情形下的HSV姿态控制问题。为此,我们构建包含舵机状态和飞行姿态的一体化控制模型,应用Backstepping控制方法设计基础的控制律,同时为了处理“维数爆炸”问题,采用一种新型的聚合滤波器方法。同样本文给出一种改进的干扰观测器用于估计在建模过程中存在的模型不确定问题。最后,针对执行器的输入饱和问题,本文设计一种新型的补偿反馈辅助系统用以产生快速的补偿信号以确保指令信号的跟踪性能,经仿真验证本文提出的算法的有效性和相比较下性能的提升。然后,本文研究带有地理约束如禁飞圆的HSV再入制导方法,采用预测-校正算法设计基础再入制导律,其后设计带有禁飞圆的约束优化方法。为此,本文首先构建三自由度再入制导方程并将再入过程约束转化为高度-速度剖面的再入走廊,之后设计以飞行器能量为基础的再入纵向制导律和侧向制导律,针对带有地理约束如禁飞圆的约束问题,本文给出一种在线航迹角与倾侧角的制导技术,并提供动态调整方案,经仿真表明本文提出算法的时效性和有效性,这种算法可以直接在线计算,其计算量和传统制导律的计算量相差无几。最后,本文主要研究HSV的六自由轨迹跟踪算法和控制律,实现制导与控制的联合设计工作。针对的基于约束预测校正方法规划再入标称轨迹,本文建立基于高阶滑模的纵向轨迹制导律和侧向制导逻辑;然后,设计姿态系统的Backstepping非线性控制器,保证HSV姿态角跟踪的快速性和精准度,并将制导系统与姿态控制系统有效融合。最后,标准情形和带禁飞圆约束情形的蒙特卡洛仿真证明设计的六自由度制导控制律具有良好的轨迹跟踪和较强克服模型不确定的能力。
王梁[10]（2018）在《助推滑翔战术导弹制导与控制一体化方法研究》文中研究指明助推滑翔战术导弹相较于弹道导弹和巡航导弹在射程和速度上有独特优势。由于飞行环境复杂、飞行速度快,助推滑翔战术导弹制导与控制系统设计存在模型非线性强、参数不确定性大、控制约束复杂等问题。这些问题的综合作用给制导与控制系统设计带来了严峻挑战。制导与控制一体化设计作为飞行制导与控制系统设计领域的重要趋势之一,在建模上可以综合质心运动和绕质心运动耦合特性,全面考虑模型非线性;在控制方法上能够充分利用全状态反馈,提高飞行器整体性能的同时简化系统结构、降低设计成本。为了解决制导与控制系统设计存在的问题,发挥一体化设计优势,本文以助推滑翔战术导弹为研究对象,以制导与控制一体化设计为研究思路,开展理论研究和方法创新。建立了制导与控制一体化模型,综合考虑了舵机非线性和参数不确定性。分析了模型中非线性、不确定参数、未建模动态等不确定因素对闭环系统的影响。将高阶系统模型等价转换为若干个串联低阶系统,从结构上降低了闭环系统的复杂性。分别利用全状态反馈设计了单回路和双回路制导与控制一体化闭环系统,通过对比仿真验证建模有效性。通过计算闭环系统灰色相关度,量化了不确定因素对制导与控制一体化设计的影响。提出了基于扰动抑制与观测的制导与控制一体化方法。在一体化设计中,通过指令滤波抑制高阶一体化模型内部不确定干扰,根据Lyapunov稳定理论给出了指令滤波器参数选择范围。利用干扰观测器对外部扰动进行观测和补偿,讨论了观测精度,给出了干扰观测器设计的一般方法。通过结合内部扰动抑制和外部扰动观测提高了闭环系统整体的鲁棒性。结合多种指令滤波器提出基于复合指令滤波的扰动抑制方法,在保证系统稳定性和鲁棒性的同时满足非线性控制约束。微分型指令滤波器避免了对虚拟控制量反复求导产生复杂微分项,从而减小控制量抖振;变结构指令滤波器有效消除模型参数不确定性,使闭环系统趋于理想状态;非线性指令滤波器对控制指令进行幅值和转速限制。利用扩张状态观测器综合估计模型中的非线性项和外部干扰,设计多个扩张状态观测器补偿模型中非匹配扰动,并通过Lyapunov稳定理论证明了闭环系统的稳定性。利用多层神经网络对任意非线性函数的估计能力以及自学习能力,改进了扩张状态观测器设计,能够对模型中复杂不确定性和扰动进行估计和补偿。利用Nussbaum增益函数构造指令滤波器,解决了舵机饱和非线性引起的控制方向未知问题。提出了基于开源飞控的半实物仿真实验方法。半实物仿真系统充分利用dSPACE实时仿真系统灵活性和快速性,以及PIXHAWK开源飞控硬件系统可扩展性和成本优势,编写了基于开源飞控的半实物仿真应用程序,开展了执行机构参数辨识,惯性器件标定。为制导与控制一体化方法验证奠定基础。本文研究了助推滑翔战术导弹制导与控制一体化模型,利用指令滤波和扩张状态观测器拓展了制导与控制一体化设计方法,提出的方法使得闭环系统在模型存在复杂非线性、不确定性以及扰动情况下仍能保持较好的稳定性和鲁棒性。本文研究对助推滑翔战术导弹制导与控制一体化设计发展和应用具有重要理论意义和应用价值。
二、导弹电动舵机系统的分段滑模控制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、导弹电动舵机系统的分段滑模控制（论文提纲范文）
（1）小型高精度弹载舵机系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外现状 |
| 1.2.1 舵机系统的研究现状 |
| 1.2.2 舵机控制技术的研究现状 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 第二章 弹载舵机系统的基本原理和整体方案设计 |
| 2.1 设计要求 |
| 2.2 舵机系统的工作原理 |
| 2.3 舵机系统整体方案设计 |
| 2.4 舵机系统各模块设计及校验 |
| 2.4.1 舵机系统的选择 |
| 2.4.2 直流电机选型 |
| 2.4.3 减速装置设计 |
| 2.4.4 反馈电位器设计 |
| 2.4.5 舵机系统技术指标校验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 弹载舵机系统数学模型的建立和控制技术研究 |
| 3.1 舵机系统的数学模型 |
| 3.1.1 直流电机的数学模型 |
| 3.1.2 电机驱动器的数学模型 |
| 3.1.3 减速装置的数学模型 |
| 3.1.4 电位器的数学模型 |
| 3.1.5 舵机系统整体数学模型 |
| 3.1.6 电机本体数学模型仿真验证 |
| 3.1.7 直流电机驱动方式 |
| 3.2 舵机系统PID控制的实现 |
| 3.2.1 PID控制的基本原理 |
| 3.2.2 舵机系统PID控制器设计及仿真分析 |
| 3.3 舵机系统滑模变结构控制的实现 |
| 3.3.1 滑模变结构控制的基本原理 |
| 3.3.2 舵机系统滑模变结构控制设计 |
| 3.3.3 舵机系统滑模变结构控制仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 弹载舵机系统硬件电路设计和软件实现 |
| 4.1 舵机系统硬件电路设计 |
| 4.1.1 主控电路设计 |
| 4.1.2 供电系统设计 |
| 4.1.3 光耦隔离电路设计 |
| 4.1.4 电机驱动电路设计 |
| 4.1.5 外围电路设计 |
| 4.2 舵机系统软件实现 |
| 4.2.1 主程序设计 |
| 4.2.2 采样部分和控制部分程序设计 |
| 4.2.3 串口通信协议 |
| 4.2.4 驱动信号的产生 |
| 4.3 本章小节 |
| 第五章 弹载舵机系统实验平台搭建和测试分析 |
| 5.1 舵机本体安装与测试平台的搭建 |
| 5.1.1 舵机本体安装与电路板绘制 |
| 5.1.2 舵机系统实验测试平台 |
| 5.2 舵机系统测试软件 |
| 5.3 舵机系统实验测试 |
| 5.3.1 常温空载测试 |
| 5.3.2 常温加载测试 |
| 5.3.3 低温(-40℃)测试 |
| 5.3.4 高温(+60℃)测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（2）水下高速机器人舵机控制系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 水下高速机器人国内外研究现状 |
| 1.2.1 水下高速机器人发展现状 |
| 1.2.2 水下高速机器人关键技术研究现状 |
| 1.3 舵机控制系统国内外研究现状 |
| 1.3.1 舵机类型及应用现状 |
| 1.3.2 PMSM控制策略研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第2章 水下高速机器人建模与舵机性能需求分析 |
| 2.1 水下高速机器人介绍 |
| 2.1.1 水下高速机器人高速航行原理与结构介绍 |
| 2.1.2 水下高速机器人的稳定运行模式 |
| 2.2 水下高速机器人数学建模与仿真 |
| 2.2.1 坐标系及运动参数建立 |
| 2.2.2 水下高速机器人受力分析 |
| 2.2.3 水下高速机器人数学建模 |
| 2.2.4 水下高速机器人模型仿真 |
| 2.3 舵机性能需求分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 舵机位置跟踪系统构建 |
| 3.1 舵机传动机构设计 |
| 3.1.1 空化器舵机结构设计 |
| 3.1.2 尾翼舵机结构设计 |
| 3.2 舵机受力分析 |
| 3.2.1 空化器舵机受力分析 |
| 3.2.2 尾翼舵机受力分析 |
| 3.3 PMSM数学模型 |
| 3.3.1 PMSM的结构与工作原理介绍 |
| 3.3.2 PMSM在三相静止坐标系下的数学模型 |
| 3.3.3 PMSM的坐标变换 |
| 3.3.4 PMSM在两相旋转坐标系下的数学模型 |
| 3.3.5 PMSM的矢量控制原理 |
| 3.4 舵机位置跟踪系统数学建模与仿真 |
| 3.4.1 舵机位置跟踪系统整体结构 |
| 3.4.2 PMSM模型参数确定 |
| 3.4.3 舵机位置跟踪系统仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 舵机位置跟踪器设计 |
| 4.1 位置跟踪器的总体结构 |
| 4.2 传统三闭环PI位置跟踪器设计 |
| 4.2.1 电流控制器设计 |
| 4.2.2 速度控制器设计 |
| 4.2.3 位置控制器设计 |
| 4.2.4 传统三闭环位置跟踪器仿真实验 |
| 4.3 前馈补偿控制器设计 |
| 4.3.1 速度前馈补偿控制器设计 |
| 4.3.2 转矩前馈补偿控制器设计 |
| 4.3.3 负载观测器设计 |
| 4.3.4 前馈控制器仿真实验 |
| 4.4 模糊控制器设计 |
| 4.4.1 速度前馈补偿的模糊控制器设计 |
| 4.4.2 转矩前馈补偿的模糊控制器设计 |
| 4.4.3 模糊控制器仿真实验 |
| 4.5 本章小节 |
| 第5章 水下高速机器人与舵机联合仿真实验 |
| 5.1 联合仿真模型构建 |
| 5.2 传统三闭环位置跟踪器联合仿真 |
| 5.3 引入速度前馈补偿的联合仿真分析 |
| 5.4 引入转矩前馈补偿的联合仿真分析 |
| 5.5 引入模糊控制联合仿真分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 相关仿真模型及部分程序代码 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（3）电液式负载模拟器耦合特性及非线性加载控制策略研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 负载模拟器研究综述 |
| 1.2.1 负载模拟设备的研制开发进展 |
| 1.2.2 负载模拟加载技术的研究进展 |
| 1.3 问题提出及本文主要研究内容 |
| 1.3.1 问题的提出 |
| 1.3.2 主要研究内容及论文结构 |
| 2 电液式负载模拟器系统建模研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电液式负载模拟试验系统的基本组成及工作原理 |
| 2.2.1 基本组成 |
| 2.2.2 工作原理 |
| 2.3 考虑多种扰动耦合影响的力伺服加载模型 |
| 2.3.1 力伺服加载过程的基本非线性模型 |
| 2.3.2 考虑位置扰动耦合影响的力伺服加载改进模型 |
| 2.3.3 考虑其它非线性扰动因素耦合影响的力伺服加载改进模型 |
| 2.3.4 力伺服加载装置中的其它环节模型 |
| 2.4 多扰动耦合力加载模型的仿真验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 负载模拟试验系统非线性扰动因素的建模与参数辨识 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 力加载液压缸非线性摩擦特性的建模与参数辨识 |
| 3.2.1 改进GMS摩擦辨识模型的提出 |
| 3.2.2 基于改进GMS模型的摩擦参数辨识方法设计、验证与试验 |
| 3.2.3 力加载液压缸非线性摩擦特性对力加载性能的影响分析 |
| 3.3 加载传动机构非线性间隙特性的建模与参数辨识 |
| 3.3.1 拟线性间隙辨识模型的提出 |
| 3.3.2 基于拟线性间隙模型的非线性参数辨识方法设计 |
| 3.3.3 间隙特性参数辨识方法的仿真验证 |
| 3.3.4 负载模拟试验系统间隙特性的参数辨识结果分析 |
| 3.3.5 加载传动机构非线性间隙特性对力加载性能的影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于速度观测器的改进自适应终端滑模加载控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于有限时间速度观测的扰动间接估计方法 |
| 4.3 改进自适应终端滑模加载控制策略设计 |
| 4.3.1 自适应终端滑模控制律设计 |
| 4.3.2 系统稳定性与有限时间收敛特性分析 |
| 4.4 加载控制效果的仿真验证与结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于控制输入抗饱和的几乎干扰解耦加载控制策略研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 干扰解耦问题的提出与解耦模型的推导 |
| 5.2.1 干扰解耦问题的提出及微分几何相关概念 |
| 5.2.2 标准解耦模型的推导 |
| 5.3 位置扰动与加载力的耦合特性分析及系统局部正则型推导 |
| 5.3.1 位置扰动与加载力的耦合特性分析 |
| 5.3.2 多扰动耦合力加载改进模型的局部正则型推导 |
| 5.4 基于控制输入抗饱和的几乎干扰解耦加载控制策略设计 |
| 5.4.1 几乎干扰解耦控制相关概念 |
| 5.4.2 抗饱和辅助子系统与几乎干扰解耦控制律设计 |
| 5.5 加载控制效果的仿真验证与结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 负载模拟加载试验验证与加载控制策略性能对比 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 电液式负载模拟试验系统综合设计 |
| 6.2.1 液压系统的设计与选型 |
| 6.2.2 测控系统设计及上位机软件开发 |
| 6.3 加载控制效果的试验验证与加载控制策略性能对比分析 |
| 6.3.1 加载控制效果的试验验证与结果分析 |
| 6.3.2 非线性加载控制策略的性能对比分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）电动舵机系统扰动分析与控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景及意义 |
| 1.2 电动舵机研究概况 |
| 1.2.1 电动舵机发展概况 |
| 1.2.2 电动舵机系统关键技术发展概况 |
| 1.3 电动舵机系统控制策略研究概况 |
| 1.4 主要研究内容及结构安排 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 第二章 电动舵机系统设计与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统指标与设计要求 |
| 2.2.1 电动舵机系统设计要求 |
| 2.2.2 主要技术指标 |
| 2.3 电动舵机系统总体方案设计 |
| 2.3.1 系统组成 |
| 2.3.2 电动舵机系统传动方案 |
| 2.3.3 电动舵机系统控制方案 |
| 2.4 电动舵机系统参数设计 |
| 2.4.1 输入信号的分析确定 |
| 2.4.2 电机负载分析 |
| 2.4.3 机电参数选择 |
| 2.4.4 滚珠丝杠参数设计 |
| 2.4.5 电动舵机基本参数校核 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 电动舵机系统扰动分析与建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电动舵机数学模型 |
| 3.2.1 电动舵机系统工作原理 |
| 3.2.2 伺服电机数学模型 |
| 3.2.3 伺服电机驱动器数学模型 |
| 3.2.4 电动舵机线性数学模型 |
| 3.3 系统扰动源分析 |
| 3.3.1 间隙扰动问题 |
| 3.3.2 摩擦扰动问题 |
| 3.4 间隙扰动分析 |
| 3.4.1 电动舵机系统间隙模型分析 |
| 3.4.2 间隙幅值辨识研究 |
| 3.4.3 间隙影响分析 |
| 3.5 摩擦扰动分析 |
| 3.5.1 电动舵机系统摩擦模型分析 |
| 3.5.2 摩擦影响分析 |
| 3.6 扰动引发的平顶问题分析 |
| 3.6.1 间隙对平顶问题的影响分析 |
| 3.6.2 摩擦对平顶问题的影响分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于PI的改进滑模控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 含扰动的数学模型 |
| 4.3 基于PI的改进滑模控制策略 |
| 4.3.1 PID控制器设计 |
| 4.3.2 改进的滑模控制器设计 |
| 4.3.3 滑模面的存在性及可达性验证 |
| 4.3.4 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于径向基网络的滑模控制策略研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 RBF网络概述 |
| 5.2.1 RBF网络原理 |
| 5.2.2 径向基函数原理 |
| 5.3 基于RBF的滑模控制器设计 |
| 5.3.1 系统描述 |
| 5.3.2 等效控制器设计 |
| 5.3.3 RBF网络控制器设计 |
| 5.3.4 稳定性分析 |
| 5.3.5 数值仿真及结果分析 |
| 5.4 改进的RBF滑模控制器设计 |
| 5.4.1 改进的RBF网络控制器设计 |
| 5.4.2 稳定性分析 |
| 5.4.3 数值仿真及结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 电动舵机系统实验与分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 电动舵机系统实验平台 |
| 6.2.1 实验平台组成及工作原理 |
| 6.2.2 电动舵机辅助测试系统 |
| 6.2.3 数据处理分析系统 |
| 6.3 电动舵机系统性能测试 |
| 6.3.1 正弦跟踪性能测试 |
| 6.3.2 阶跃跟踪性能测试 |
| 6.3.3 带宽性能测试 |
| 6.3.4 总体半物理联调测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 全文创新性工作 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）基于DSP的机电执行器控制系统研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 机电执行器研究现状 |
| 1.2.1 机电执行器国内外研究现状 |
| 1.2.2 机电执行器控制器的发展现状 |
| 1.2.3 机电执行器控制算法研究现状 |
| 1.3 本课题研究内容 |
| 第2章 机电执行器系统建模 |
| 2.1 机电执行器控制系统 |
| 2.2 永磁同步电机建模 |
| 2.2.1 永磁同步电机的结构 |
| 2.2.2 永磁同步电机数学模型 |
| 2.3 电机矢量控制建模 |
| 2.3.1 三相全桥驱动电路及绕组导通方式 |
| 2.3.2 SVPWM驱动方式 |
| 2.4 谐波减速器非线性特性建模 |
| 2.4.1 迟滞特性建模 |
| 2.4.2 传动误差建模 |
| 2.4.3 摩擦特性建模 |
| 2.5 机电执行器控制系统模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 机电执行器控制算法设计与仿真 |
| 3.1 机电执行器控制算法设计 |
| 3.2 速度环控制算法设计与仿真 |
| 3.2.1 PID控制算法设计与仿真 |
| 3.2.2 滑模控制算法设计与仿真 |
| 3.2.3 速度环控制算法仿真结果 |
| 3.3 扰动抑制方法设计与仿真 |
| 3.3.1 NESO方法 |
| 3.3.2 NESO仿真 |
| 3.4 位置环控制算法设计与仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 控制系统软硬件设计 |
| 4.1 控制系统硬件电路设计 |
| 4.1.1 硬件电路整体设计方案 |
| 4.1.2 主控电路模块设计 |
| 4.1.3 功率驱动电路设计 |
| 4.1.4 电路整体设计 |
| 4.2 控制系统软件算法设计 |
| 4.2.1 主程序模块 |
| 4.2.2 中断服务程序 |
| 4.2.3 控制算法程序 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 实验结果及分析 |
| 5.1 实验平台搭建 |
| 5.2 驱动电路实验验证 |
| 5.3 速度控制结果 |
| 5.3.1 调速控制结果 |
| 5.3.2 不同算法控制结果 |
| 5.4 位置控制结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术成果 |
| 致谢 |
（6）隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转控制系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转控制系统的研究概述 |
| 1.2.1 隔转鸭舵式弹道修正弹的研制进展 |
| 1.2.2 固定鸭舵滚转控制系统的研究进展分析 |
| 1.3 隔转鸭舵式弹道修正弹鸭舵滚转控制系统关键技术研究现状 |
| 1.3.1 固定鸭舵滚转系统建模 |
| 1.3.2 电磁执行机构 |
| 1.3.3 滚转姿态探测 |
| 1.3.4 控制系统架构 |
| 1.3.5 控制算法 |
| 1.3.6 隔转鸭舵滚转控制系统尚存在的难题 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 2 隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转系统建模与仿真研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转系统动力学模型研究 |
| 2.2.1 基于Lu Gre摩擦模型的隔转机构摩擦力矩模型 |
| 2.2.2 固定鸭舵的气动导转力矩模型 |
| 2.2.3 耦合条件下的固定鸭舵滚转通道动力学模型参数估计 |
| 2.3 基于双旋特性的电磁执行机构设计 |
| 2.3.1 不同发射条件下的双旋滚转特性研究 |
| 2.3.2 不同发射条件下的电磁执行机构需求分析 |
| 2.3.3 基于PMSG的电磁执行机构设计 |
| 2.4 基于试验的电磁执行机构动态响应特性建模 |
| 2.5 隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转控制系统模型研究 |
| 2.6 基于风洞试验的固定鸭舵滚转系统仿真模型验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转测控系统研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转姿态间接测量模型 |
| 3.2.1 坐标系定义及转换关系 |
| 3.2.2 弹体坐标系内的固定鸭舵滚转姿态间接测量动态模型 |
| 3.3 基于霍尔传感器的固定鸭舵相对弹体滚转工程测量模型 |
| 3.3.1 基于霍尔传感器的鸭舵相对弹体滚转测量原理及工程解算模型 |
| 3.3.2 基于霍尔传感器的相对滚转姿态工程解算方法误差模型 |
| 3.4 基于卫星/地磁组合的弹体滚转姿态测量模型 |
| 3.4.1 基于卫星/地磁组合的弹体滚转姿态工程解算模型 |
| 3.4.2 基于卫星/地磁组合的弹体滚转姿态工程解算方法误差模型 |
| 3.5 基于并行处理器的三闭环固定鸭舵滚转测控系统设计 |
| 3.6 基于地面平台的固定鸭舵滚转控制系统试验验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 鸭舵滚转姿态测量优化方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于小波分析方法的地磁序列消噪方法研究 |
| 4.2.1 基于离散小波变换的地磁序列分解和重构 |
| 4.2.2 基于地磁序列变化特性的小波函数离线选择依据和方法 |
| 4.2.3 滚动时域窗内小波分解重构层数的在线自适应选择方法 |
| 4.2.4 基于地面平台的小波消噪方法试验验证 |
| 4.3 基于改进滚动时域估计与无迹卡尔曼滤波的弹体滚转姿态优化算法 |
| 4.3.1 基于滚动时域估计的弹体滚转角速率优化算法 |
| 4.3.2 基于噪声统计在线估计型UKF的弹体滚转角度估计算法 |
| 4.3.3 基于NMHE与 UKF的弹体滚转姿态估计算法 |
| 4.3.4 基于地面平台的弹体滚转姿态优化估计算法验证 |
| 4.4 高动态下的固定鸭舵相对弹体滚转姿态解算方法研究 |
| 4.4.1 高动态下的固定鸭舵相对弹体滚转运动模型 |
| 4.4.2 基于模型的相对滚转姿态解算方法研究 |
| 4.4.3 基于线性近似动态模型的相对滚转姿态解算方法研究 |
| 4.4.4 基于地面平台的固定鸭舵相对弹体姿态解算方法验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于固定鸭舵动态模型的滚转控制算法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于ESODPC的固定鸭舵滚转角速度控制算法研究 |
| 5.2.1 舵翼滚转角速度控制系统描述及数学模型 |
| 5.2.2 基于ESODPC的舵翼滚转角速度控制器设计 |
| 5.2.3 基于鸭舵滚转特性的ESODPC简化算法研究 |
| 5.2.4 鸭舵滚转角速度控制算法仿真验证 |
| 5.3 基于改进Lu Gre摩擦模型的鲁棒自适应鸭舵滚转位置控制算法研究 |
| 5.3.1 基于改进型Lu Gre摩擦模型的舵翼滚转位置控制系统模型 |
| 5.3.2 基于改进摩擦模型的鲁棒自适应鸭舵位置控制器设计 |
| 5.3.3 鸭舵滚转位置控制算法仿真验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转控制系统试验验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验系统方案 |
| 6.2.1 试验系统设计 |
| 6.2.2 试验方案设计 |
| 6.2.3 试验样机设计 |
| 6.2.4 测控性能判据 |
| 6.3 固定鸭舵滚转控制系统飞行试验验证 |
| 6.3.1 基于飞行试验的固定鸭舵滚转模型验证 |
| 6.3.2 基于飞行试验的固定鸭舵滚转姿态测量与优化方法验证 |
| 6.3.3 基于飞行试验的固定鸭舵滚转控制系统及控制算法验证 |
| 6.3.4 基于固定鸭舵滚转控制系统的弹道修正弹丸飞行试验验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）滚珠丝杠电动舵机系统建模及观测补偿控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 电动舵机系统组成及其发展现状 |
| 1.3 电动舵机系统控制方法发展现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 观测补偿控制理论 |
| 1.5 本文主要内容 |
| 第2章 滚珠丝杠电动舵机系统方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电动舵机设计的主要技术指标 |
| 2.3 电动舵机系统组成及工作原理 |
| 2.4 电动舵机系统各环节方案设计 |
| 2.4.1 电机选用 |
| 2.4.2 减速器选用 |
| 2.4.3 控制器设计 |
| 2.4.4 驱动模块选用 |
| 2.4.5 角度传感器选用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 舵机系统数学建模及不完全微分PID控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 无刷直流电机数学建模 |
| 3.3 减速传动机构数学建模 |
| 3.4 角度传感器数学建模 |
| 3.5 电动舵机不完全微分PID控制 |
| 3.6 不完全微分PID控制仿真 |
| 3.6.1 系统阶跃及频率特性仿真 |
| 3.6.2 不同舵面载荷条件下舵机系统性能仿真 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 舵机系统鲁棒观测补偿控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电动舵机控制系统不确定性分析 |
| 4.2.1 基本理论 |
| 4.2.2 电动舵机模型的不确定性分析 |
| 4.3 电动舵机系统鲁棒控制系统构建 |
| 4.3.1 鲁棒观测补偿器设计 |
| 4.3.2 鲁棒特性分析 |
| 4.4 数学仿真及样机实验 |
| 4.4.1 鲁棒观测补偿控制数学仿真 |
| 4.4.2 实物仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 舵机系统滑模观测补偿控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数学准备及控制模型建立 |
| 5.2.1 滑模观测补偿数学准备 |
| 5.2.2 电动舵机滑模观测控制模型 |
| 5.3 串联有限时间收敛滑模观测器设计 |
| 5.4 电动舵机滑模观测补偿控制数值仿真 |
| 5.5 滑模观测补偿控制系统改进 |
| 5.6 电动舵机改进滑模观测补偿控制数值仿真 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）舵机电动式加载测试系统多余力矩抑制及其控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外相关研究现状分析 |
| 1.2.1 国内外舵机加载系统多余力矩抑制方法概况 |
| 1.2.2 国内外舵机加载系统产品及样机研制概况 |
| 1.2.3 舵机加载系统控制策略及控制理论研究现状 |
| 1.3 小力矩加载时电动式加载测试系统的评价指标和主要问题 |
| 1.3.1 评价指标 |
| 1.3.2 存在的主要问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 电动式加载测试系统的数学模型及其力矩加载性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电动式加载测试系统实验样机研制 |
| 2.3 电动式加载测试系统的控制数学模型 |
| 2.3.1 dq坐标系下永磁同步电机数学模型 |
| 2.3.2 永磁同步电机的矢量控制 |
| 2.3.3 电动式加载测试系统数学模型的建立 |
| 2.4 电动式加载测试系统数学模型参数辨识方法研究 |
| 2.4.1 改进的递归最小二乘辨识方法研究 |
| 2.4.2辨识实验 |
| 2.5 实验样机力矩加载性能研究 |
| 2.5.1 舵机无运动时开环控制力矩加载实验分析 |
| 2.5.2 舵机正弦运动时开环控制力矩加载实验分析 |
| 2.5.3 PID+前馈控制方法仿真分析 |
| 2.6 模糊自适应鲁棒控制方法(FARC)的仿真分析 |
| 2.6.1 模糊自适应鲁棒控制器设计 |
| 2.6.2 模糊自适应鲁棒控制方法仿真分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 电动式加载测试系统多余力矩分析及抑制方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电动式加载测试系统多余力矩特性研究 |
| 3.2.1 电动式加载测试系统多余力矩的产生原因及构成 |
| 3.2.2 舵机三角波运动时多余力矩实验分析 |
| 3.2.3 舵机正弦波运动时多余力矩实验分析 |
| 3.3 电动式加载测试系统摩擦力矩等效模型研究 |
| 3.3.1 电动式加载测试系统摩擦及死区特性分析 |
| 3.3.2 连续摩擦模型介绍 |
| 3.3.3 改进CSA算法(ICSA)研究 |
| 3.3.4 基于ICSA算法的摩擦力矩等效模型研究 |
| 3.4 基于T-S模糊模型的鲁棒输出反馈控制方法研究(FROFC) |
| 3.4.1 基于T-S模糊模型的摩擦模型线性化方法 |
| 3.4.2 带干扰状态观测器的设计 |
| 3.4.3 控制器设计及稳定性分析 |
| 3.4.4 控制器增益矩阵的计算 |
| 3.4.5 多余力矩抑制仿真分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于神经网络与LDI结合的鲁棒H∞输出反馈控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 神经网络与LDI结合的鲁棒输出反馈控制方法(NLROFC) |
| 4.2.1 基于神经网络和LDI的摩擦模型的线性化方法 |
| 4.2.2 系统参数的不确定性及执行器输出力矩饱和问题研究 |
| 4.2.3 控制器设计 |
| 4.2.4 控制器稳定性分析 |
| 4.2.5 控制器增益矩阵的计算 |
| 4.3 NLROFC方法仿真分析 |
| 4.3.1 NLROFC方法控制性能仿真分析 |
| 4.3.2 NLROFC方法与FARC及 PID+前馈控制方法对比仿真分析.. |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 电动式加载测试系统实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 FROFC方法实验研究 |
| 5.2.1多余力矩抑制实验 |
| 5.2.2力矩加载实验 |
| 5.3 NLROFC方法实验研究 |
| 5.3.1 多余力矩抑制实验 |
| 5.3.2 力矩加载实验 |
| 5.4 FROFC方法与NLROFC方法对比与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）高超声速再入飞行约束制导与控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTARCT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本文的研究背景、目的和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外的研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 高超声速飞行器的发展研究现状 |
| 1.2.2 高超声速飞行器姿态控制发展研究 |
| 1.2.3 高超声速飞行器再入制导的研究现状 |
| 1.2.4 高超声速飞行器制导控制联合设计的研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容与主要贡献 |
| 1.3.1 本文的主要研究内容 |
| 1.3.2 本文的主要贡献与创新点 |
| 第二章 高超声速飞行器的再入建模与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本假设与坐标系的定义 |
| 2.2.1 基本假设 |
| 2.2.2 坐标系的定义 |
| 2.2.3 主要相关坐标系的转换 |
| 2.3 高超声速飞行器的动力学模型 |
| 2.3.1 质心运动方程 |
| 2.3.2 质心动力学方程 |
| 2.3.3 气流姿态角状态方程 |
| 2.3.4 角速率状态方程 |
| 2.3.5 飞行器的空气动力学特性 |
| 2.4 飞行器舵机特性 |
| 2.5 总结 |
| 第三章 带执行器约束的自适应反演机动飞行控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 姿态控制器设计方法 |
| 3.2.1 飞行器姿态控制模型与分析 |
| 3.2.2 多输入多输出严格反馈系统Backstepping控制方法分析 |
| 3.3 非线性干扰观测器设计 |
| 3.3.1 基于控制的干扰观测器设计 |
| 3.3.2 一种新型的滑模干扰观测器 |
| 3.4 平滑滤波器与补偿器设计 |
| 3.4.1 平滑滤波器的设计方法 |
| 3.4.2 补偿器的设计 |
| 3.5 基于Backstepping的执行器约束姿态控制器设计 |
| 3.6 仿真分析 |
| 3.7 总结 |
| 第四章 考虑禁飞圆的再入预测制导 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 再入制导问题描述 |
| 4.2.1 再入制导的数学模型 |
| 4.2.2 再入制导中的约束描述 |
| 4.3 预测校正制导律的设计 |
| 4.3.1 再入走廊的设计 |
| 4.3.2 初始下降段的再入制导 |
| 4.3.3 滑翔段制导 |
| 4.3.4 侧向制导 |
| 4.4 考虑禁飞圆的约束优化方法 |
| 4.5 仿真与分析 |
| 4.6 总结 |
| 第五章 高超声速再入段制导与控制联合设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 轨迹跟踪制导律设计 |
| 5.2.1 基于高阶滑模的纵向制导律设计 |
| 5.2.2 侧向跟踪制导逻辑 |
| 5.3 六自由度制导控制联合设计架构 |
| 5.4 基于预测校正的六自由度轨迹跟踪仿真验证 |
| 5.5 考虑禁飞圆的六自由度轨迹跟踪仿真验证 |
| 5.6 总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文的重要贡献与创新总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的论文 |
（10）助推滑翔战术导弹制导与控制一体化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 快时变、强非线性、不确定性问题 |
| 1.1.2 制导与控制一体化设计 |
| 1.2 助推滑翔飞行器研究综述 |
| 1.2.1 X-51高超声速飞行器 |
| 1.2.2 CAV滑翔飞行器 |
| 1.2.3 AHW助推滑翔飞行器 |
| 1.2.4 高超声速打击武器 |
| 1.3 制导控制方法研究综述 |
| 1.3.1 单双回路制导控制方法 |
| 1.3.2 非线性滑模控制 |
| 1.3.3 基于指令滤波的反步控制 |
| 1.3.4 基于干扰观测器的抗扰控制 |
| 1.3.5 有约束条件的反馈控制 |
| 1.4 论文研究内容与章节安排 |
| 第二章 制导与控制一体化建模与分析 |
| 2.1 制导与控制一体化建模 |
| 2.1.1 六自由度运动模型 |
| 2.1.2 模型非线性 |
| 2.1.3 模型不确定性 |
| 2.2 制导与控制一体化模型分析 |
| 2.2.1 反步法降阶 |
| 2.2.2 全状态反馈控制 |
| 2.2.3 基于灰色相关度的不确定性分析 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 基于扰动抑制与观测的制导与控制一体化方法 |
| 3.1 制导与控制一体化方法 |
| 3.1.1 数学模型 |
| 3.1.2 闭环系统设计 |
| 3.1.3 稳定性分析 |
| 3.2 指令滤波 |
| 3.2.1 微分型指令滤波 |
| 3.2.2 变结构指令滤波 |
| 3.2.3 Nussbaum增益指令滤波 |
| 3.3 干扰观测器 |
| 3.3.1 状态观测器 |
| 3.3.2 状态观测器观测误差 |
| 3.3.3 扩张状态观测器 |
| 3.4 数值仿真 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 基于复合指令滤波的扰动抑制方法 |
| 4.1 指令滤波反步控制 |
| 4.1.1 数学模型 |
| 4.1.2 闭环系统设计 |
| 4.1.3 稳定性分析 |
| 4.1.4 数值仿真 |
| 4.2 复合指令滤波反步控制 |
| 4.2.1 数学模型 |
| 4.2.2 闭环系统设计 |
| 4.2.3 数值仿真 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 基于扩张状态观测器的扰动观测方法 |
| 5.1 神经网络扩张状态观测器 |
| 5.2 基于神经网络扩张状态观测器的抗饱和控制 |
| 5.2.1 数学模型 |
| 5.2.2 闭环系统设计 |
| 5.2.3 稳定性分析 |
| 5.2.4 数值仿真 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 基于开源飞控的半实物仿真实验方法 |
| 6.1 半实物仿真系统设计 |
| 6.2 基于开源飞控的半实物仿真实验 |
| 6.2.1 系统环境配置 |
| 6.2.2 外部模式通信 |
| 6.2.3 PSP半实物仿真实验环境 |
| 6.3 小结 |
| 结束语 |
| 论文主要研究成果和创新点 |
| 进一步研究建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 作者攻读博士学位期间参与的科研工作 |
| 附录 A 数学基础 |
四、导弹电动舵机系统的分段滑模控制（论文参考文献）
- [1]小型高精度弹载舵机系统设计[D]. 韩强. 西安石油大学, 2021(09)
- [2]水下高速机器人舵机控制系统研究[D]. 张家峰. 长春理工大学, 2021(02)
- [3]电液式负载模拟器耦合特性及非线性加载控制策略研究[D]. 康硕. 北京交通大学, 2020(03)
- [4]电动舵机系统扰动分析与控制策略研究[D]. 周满. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(08)
- [5]基于DSP的机电执行器控制系统研制[D]. 赵鑫昌. 北京工业大学, 2020(06)
- [6]隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转控制系统研究[D]. 殷婷婷. 南京理工大学, 2020(01)
- [7]滚珠丝杠电动舵机系统建模及观测补偿控制[D]. 杨春秋. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [8]舵机电动式加载测试系统多余力矩抑制及其控制策略研究[D]. 李成成. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [9]高超声速再入飞行约束制导与控制[D]. 项凯. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [10]助推滑翔战术导弹制导与控制一体化方法研究[D]. 王梁. 国防科技大学, 2018(01)